水は温度によって 氷(固体・こたい)、水(液体・えきたい)、水蒸気(気体・きたい) と、すがたを変えます。 これを「状態変化(じょうたいへんか)」といいます。
氷(固体) ——0℃でとける——→ 水(液体) ——100℃でふっとう——→ 水蒸気(気体)
0℃より低い氷をあたためると、温度は次のように変わります。グラフをよく見てみましょう。
0℃のとき:加えた熱がぜんぶ「氷をとかすこと」に使われて、温度を上げることには使われないから。
100℃のとき:加えた熱がぜんぶ「水を水蒸気に変えること」に使われて、温度を上げることには使われないから。
どちらも「状態を変えるために熱が使われている」という同じ理由(りゆう)です。これは入試でよく聞かれるポイントです!
水は温度によって 氷(固体・こたい)、水(液体・えきたい)、水蒸気(気体・きたい) と、すがたを変えます。 これを「状態変化(じょうたいへんか)」といいます。
氷(固体) ——0℃でとける——→ 水(液体) ——100℃でふっとう——→ 水蒸気(気体)
0℃より低い氷をあたためると、温度は次のように変わります。グラフをよく見てみましょう。
0℃のとき:加えた熱がぜんぶ「氷をとかすこと」に使われて、温度を上げることには使われないから。
100℃のとき:加えた熱がぜんぶ「水を水蒸気に変えること」に使われて、温度を上げることには使われないから。
どちらも「状態を変えるために熱が使われている」という同じ理由(りゆう)です。これは入試でよく聞かれるポイントです!
水をあたためると出てくるあわには、じつは2種類(しゅるい)あります。順番(じゅんばん)をまちがえないようにしましょう!
入試ポイント:「沸とう前に水蒸気のあわが出るのは、底の方であたためられた水が部分的(ぶぶんてき)に沸点(ふってん)に達したとき」です。
「湯気」と「水蒸気」は名前がにているけれど、ぜんぜんちがうものです。ここをまちがえると入試で失点します!
水蒸気が冷えてできた小さな水の粒(つぶ)。白く目に見える。
水が気体になったもの。とうめいで目に見えない。
まちがえやすいポイント:「ガラス管の先から白いけむりが見えた。これは何?」→ 答えは「湯気(水の粒・水てき)」。水蒸気ではありません!
ふつうの物質(ぶっしつ)は液体から固体になると体積がへりますが、水は例外(れいがい)です!
なぜ氷は水に浮くの? 水が氷になると重さは変わらないのに体積が約1.1倍にふえるので、同じ体積あたりの重さ(密度・みつど)は氷の方が軽い。だから氷は水に浮きます。
| 項目(こうもく) | 氷(固体) | 水(液体) | 水蒸気(気体) |
|---|---|---|---|
| 温度の目安 | 0℃以下 | 0〜100℃ | 100℃以上 |
| 目に見える? | 見える | 見える | 見えない |
| 体積の順 | 水蒸気 > 氷 > 水(氷の方が水より大きい!) | ||
| 密度(みつど)の順 | 水 > 氷 > 水蒸気(水が一番おもい!) | ||
地上では水は100℃でふっとうしますが、高い山の上では気圧(きあつ)が低いため、もっと低い温度でふっとうします。
入試頻出(ひんしゅつ)Q&A:「なぜ富士山の山頂では水が約87℃でふっとうするのか?」→ 「気圧が低いので、水蒸気のあわをおさえる力が弱くなり、低い温度で水蒸気のあわが出るから。」
丸底フラスコに沸とう石と水を入れ、ガラス管をつけたゴムせんをして加熱する実験です。入試でとてもよく出ます!
フラスコの中の水蒸気が冷えて水にもどり、体積がへるため、メスシリンダーの水がガラス管を通ってフラスコに逆流(ぎゃくりゅう)することがある。これを防(ふせ)ぐために、火を消す前にガラス管を水から出す!